CN103273854A - 换电式电动汽车电池箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车充换电领域，尤指一种用于电动车辆的换电式电动汽车电池箱，包括电池以及容置电池的电池框，所述电池框设有若干与各块电池的正负极耳相对应电性连接的接线柱，电池框还设有若干可将各块电池通过接线柱依次串联连接的电池串接块以及可驱动该电池串接块运动的驱动装置。本发明的目的在于提供一种换电式电动汽车电池箱，该电池箱在纯电动汽车进站换电时操作简便、快捷；补充电时不需要电池管理系统，可简便、快捷的实现每个电池的单独充电，并将每块电池充满，均衡效率高。

Description

换电式电动汽车电池箱

技术领域

本发明涉及电动汽车充换电领域，尤指一种用于电动车辆的换电式电动汽车电池箱。

背景技术

电动车辆以储能电池为动力源，是涉及到机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技产品。它属于“零排放”汽车，是取代燃油汽车最理想、最有希望的绿色交通工具。纯电动汽车按电能补充方式分为充电式纯电动汽车和换电式纯电动汽车。充电式纯电动汽车又有快充和慢充两种方式，由于这两种方式都是将电池串接在一起，由充电管理系统控制恒流、恒压充电模式来进行电池均恒，这就需要专门的充电管理系统，由于电池始终是串联充电，无论采取什么方案的充电管理系统，都无法作到对电能较低的电池单独补充电，电池均恒、维护效果差强人意。换电式纯电动汽车无需停车长时间等待补充电能，换下来的电池箱补充电的模式和前述慢充一样，现有技术没法作到用小功率充电机对每块电池单独充电。

由于电池个体的差异以及使用状态的不同等原因，电池在使用过程中相互之间呈现差异性，当把多个电池串联起来整体充电时，由于单个电池的容量不一致，每个电池的充放电时间也不一样，充电时有些电池处于过充状态，有些还未充满，长期使用，会加剧电池的个体差异，缩短电池的使用寿命。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的目的在于提供一种换电式电动汽车电池箱，该电池箱在纯电动汽车进站换电时操作简便、快捷；补充电时不需要电池管理系统，可简便、快捷的实现每个电池的单独充电，并将每块电池充满，均衡效率高。

为达到以上目的，本发明换电式电动汽车电池箱主要采用以下技术方案：

一种换电式电动汽车电池箱，包括电池以及容置电池的电池框，所述电池框设有若干与各块电池的正负极耳相对应电性连接的接线柱，电池框还设有若干可将各块电池通过接线柱依次串联连接的电池串接块以及可驱动该电池串接块运动的驱动装置；

当所述换电式电动汽车电池箱为电动车辆供电时，驱动装置驱使电池串接块与接线柱电性连接，各个电池串联供电；

当所述换电式电动汽车电池箱处于充电状态时，驱动装置驱使电池串接块与接线柱分离，各个电池之间无连接，各个电池分别单独充电。

优选的，所述电池框设有串接线路活动板和底座，串接线路活动板与电池串接块固定连接，底座与电池框固定连接。

优选的，所述驱动装置为气缸或液压缸，所述气缸或液压缸的基座和活塞杆分别与串接线路活动板和底座固定连接。

另一优选的，所述驱动装置为电机，电机轴的前端设有螺纹，电机的基座与串接线路活动板固定连接，电机轴与底座螺纹连接。

优选的，所述串接线路活动板与底座通过导柱滑动连接。

优选的，所述串接线路活动板与电池串接块之间设有弹簧。

优选的，所述电池框设有支撑板，接线柱穿过支撑板并与支撑板固定连接。

优选的，所述每个电池串接块设有两个可与对应接线柱电性连接的凸起。

优选的，所述接线柱套设有卡环，卡环设有至少四个可容置线缆穿过的容置孔。

优选的，所述电池框外侧设有挂钩，挂钩之间设有加强筋。

下面简述本发明换电式电动汽车电池箱的工作原理：

电池框内安装有多块电池，电池框还设有若干与各块电池的正负极耳相对应电性连接的接线柱，各个接线柱分别与每块电池的正负极耳一一对应，各个电池之间此时相互独立，各个接线柱分别带有与相连接电池的正负极耳相同的极性，换电式电动汽车电池箱在给电动车辆供电时，驱动装置驱动电池串接块运动，其中一块电池串接块将两块电池具有正负极性的接线柱电性连接，使两块电池串联连接，多块电池串接块通过该种方式分别将电池框内的各块电池依次串联连接，使电池框内的多块电池串联成一个整体给电动车辆供电；当换电式电动汽车电池箱处于充电状态时，驱动装置驱动电池串接块与接线柱脱离，换电式电动汽车电池箱内各块电池的正负极耳此时仅与接线柱连接，各个电池变为相互独立的个体，各个单块电池此时分别通过接线柱与充电机相连进行充电。

本发明换电式电动汽车电池箱的有益效果为：通过驱动装置驱动电池串接块的运动对电池箱内各个电池的连接状态进行切换控制，使各个电池在不拆卸的状态下即可实现独立充电，其操作简单，使用方便；将多块电池串联成整体充电改为单个电池独立充电，使每块电池在充电时都可以达到电池的最大容量，使各块电池在串联使用时都处于最佳的工作状态；各块电池独立进行充电时，可以直接采用电池的额定电压进行恒压充电，无需充电管理系统来切换恒流、恒压充电模式，充电速度快,且有效避免了将多块电池串联成整体充电时某些电池过充或充不饱的情况，提高了电池的使用寿命。

附图说明

图1是本发明换电式电动汽车电池箱实施例1的结构示意图。

图2是本发明换电式电动汽车电池箱实施例1的内部结构示意图。

图3是实施例1的气缸驱动电池串接块与接线柱闭合和断开的立体结构示意图。

图4是实施例1的气缸驱动电池串接块与接线柱闭合和断开的结构示意图。

图5是实施例1的气缸驱动电池串接块与接线柱闭合和断开的俯视图。

图6是实施例2的电机驱动电池串接块与接线柱闭合和断开的结构示意图。

具体实施方式

实施例1。

如图1~5所示，一种换电式电动汽车电池箱，包括电池2以及容置电池2的电池框1，电池框1内安装有多块电池2，所述电池框1设有若干与各块电池2的正负极耳相对应电性连接的接线柱6，各个接线柱6分别与每块电池2的正负极耳一一对应，各个电池2之间此时相互独立，各个接线柱6分别带有与相连接电池2的正负极耳相同的极性，电池框1还设有若干可将各块电池2的具有正负极性接线柱6依次串联连接的电池串接块8以及可驱动该电池串接块8运动的驱动装置，换电式电动汽车电池箱在给电动车辆供电时，驱动装置驱动电池串接块8运动，其中一块电池串接块8将两块电池2具有正负极性的接线柱6电性连接，使两块电池2串联连接，多块电池串接块8通过该种方式分别将电池框1内的各块电池2依次串联连接，使电池框1内的多块电池2串联成一个整体给电动车辆供电；当换电式电动汽车电池箱处于充电状态时，驱动装置驱动电池串接块8与接线柱6脱离，换电式电动汽车电池箱内各块电池2的正负极耳此时仅与接线柱6连接，各个电池2变为相互独立的个体，各个电池2之间无连接，各个单块电池2此时分别通过接线柱6与充电机相连进行充电。通过驱动装置驱动电池串接块8的运动对电池箱内各个电池2的连接状态进行切换控制，使各个电池2在不拆卸的状态下即可实现独立充电，其操作简单，使用方便；将多块电池2串联成整体充电改为单个电池2独立充电，使每块电池2在充电时都可以达到电池2的最大容量，使各块电池2在串联使用时都处于最佳的工作状态；各块电池2独立进行充电时，可以直接采用电池2的额定电压进行恒压充电，无需充电管理系统来切换恒流、恒压充电模式，充电速度快,且有效避免了将多块电池2串联成整体充电时某些电池过充或充不饱的情况，提高了电池的使用寿命。

所述电池框1设有串接线路活动板4和底座3，串接线路活动板4与电池串接块8固定连接，底座3与电池框1固定连接，具体的，将多块电池串接块8固接于串接线路活动板4，驱动装置驱动串接线路活动板4来回运动，多块电池串接块8随串接线路活动板4一起运动，通过设置的串接线路活动板4，驱动装置可对多块电池串接块8进行整体同步控制，提高了其控制精度，操作简便。

所述驱动装置为气缸7，气缸7的基座72和活塞杆71分别与串接线路活动板4和底座3固定连接。具体的，底座3与电池框1固定连接，气缸7的基座72固定于串接线路活动板4，气缸7的活塞杆71与底座3固定连接，气缸7工作时，气缸7的活塞杆71会给底座3施加一个力，底座3会给气缸7施加一个大小相等的反作用力，该反作用力推动气缸7和串接线路活动板4一起来回运动，电池串接块8随串接线路活动板4一起来回运动，从而实现电池串接块8与接线柱6之间的闭合和断开，串接线路活动板4上安装有若干电池串接块8，通过气缸7即可实现电池串接块8与接线柱6之间的闭合和断开，其结构简单，控制方便；同时，气缸7倒装于串接线路活动板4并与串接线路活动板4一起运动，其布局合理，有效避免了气缸7的活塞杆71与串接线路活动板4上的电池串接块8的干涉。其中驱动装置还可以为液压缸，通过设置的液压缸也可以达到与气缸7相同的作用效果，在此不再赘述。

所述串接线路活动板4与底座3通过导柱10滑动连接，具体的，底座3固定安装有导柱10，导柱10的自由端插入串接线路活动板4并与之滑动配合，气缸7推动串接线路活动板4沿导柱10来回运动，提高了串接线路活动板4上电池串接块8与接线柱6的配合精度，增强了电池串接块8与接线柱6的电性连接稳定性。

所述串接线路活动板4与电池串接块8之间设有弹簧81，具体的，气缸7推动电池串接块8与接线柱6电性连接时，弹簧81会给电池串接块8施加一个力，使电池串接块8紧紧的贴合于接线柱6，提高了电池串接块8与接线柱6之间的电性连接稳定性。

所述电池框1设有支撑板5，接线柱6穿过支撑板5并与支撑板5固定连接，具体的，将接线柱6固定安装于支撑板5，并使接线柱6的位置与电池串接块8的位置相对应，对接线柱6的位置进行准确定位，气缸7推动电池串接块8与接线柱6电性连接时，可以使电池串接块8与接线柱6准确连接，提高电池串接块8与接线柱6的电连接稳定性。

所述每个电池串接块8设有两个可与对应接线柱6电性连接的凸起82，通过设置的凸起82与接线柱6电性连接，可以有效减小电池串接块8的体积，节省材料，从而降低成本。

所述接线柱6套设有卡环11，卡环11设有四个可容置线缆穿过的容置孔12，由于连接接线柱6的线缆较粗，将一根线缆分成四根分别连接在接线柱6的卡环11上，分成小股的线缆易折弯，机械连接性能好，提高了线缆与接线柱6的连接稳定性。其中卡环11还可设有五个、六个、七个或以上的容置孔12，都可以达到与四个容置孔12相同的技术效果，在此不再赘述。

所述电池框1外侧设有挂钩9，具体的，机械手可以通过挂钩9对本发明换电式电动汽车电池箱进行搬运和移动，电动车辆也可通过该挂钩9对本换电式电动汽车电池箱进行定位，防止换电式电动汽车电池箱在电动汽车内的晃动，提高了换电式电动汽车电池箱的安全使用性能。

所述挂钩9内侧设有斜面定位结构，具体的，机械手和电动车辆都设有与该斜面定位结构相适应的结构，使机械手在对该挂钩9进行抓取时可以精准定位，也使电动车辆对挂钩9的定位更为稳定。

所述挂钩9之间设有加强筋91，通过设置的加强筋91增大挂钩9的强度，提高挂钩9的安全使用性能。

实施例2。

本实施例所述的技术方案与实施例1基本相同，其与实施例1的主要区别在于：

如图6所示，所述驱动装置为电机13，电机轴14的前端设有螺纹，电机13的基座与串接线路活动板4固定连接，电机轴14与底座3螺纹连接。具体的，所述电机13设有PLC控制器，该PLC控制器可输出信号控制电机13的正反转，当该换电式电动汽车电池箱在给电动车辆供电时，PLC控制器输出信号控制电机13的电机轴14正转，电机轴14与底座3螺纹连接，电机13的基座逐渐远离底座3，直到串接线路活动板4上的电池串接块8与接线柱6相闭合，电池串接块8通过接线柱6将电池框1内的多块电池2依次串联连接，电池框1内的多块电池2串联成整体给电动车辆供电；当该换电式电动汽车电池箱处于充电状态时，PLC控制器输出信号控制电机13的电机轴14反转，电机轴14与底座3螺纹连接，电机13的基座逐渐靠近底座3，直到串接线路活动板4上的电池串接块8与接线柱6断开，此时电池框1内的各块电池2相互之间独立，各块电池2通过接线柱6分别与充电机13连接进行充电。通过电机13即可实现电池串接块8与接线柱6之间的闭合和断开，其结构简单，控制方便；同时，电机13倒装于串接线路活动板4并与串接线路活动板4一起运动，其布局合理，有效避免了电机轴14与串接线路活动板4上的电池串接块8的干涉。

本实施例的主要技术方案与实施例一相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例一中的解释，在此不再赘述。

以上所述实施方式，只是本发明的较佳实施方式，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种换电式电动汽车电池箱，包括电池以及容置电池的电池框，其特征在于，所述电池框设有若干与各块电池的正负极耳相对应电性连接的接线柱，电池框还设有若干可将各块电池通过接线柱依次串联连接的电池串接块以及可驱动该电池串接块运动的驱动装置；

当所述换电式电动汽车电池箱为电动车辆供电时，驱动装置驱使电池串接块与接线柱电性连接，各个电池串联供电；

当所述换电式电动汽车电池箱处于充电状态时，驱动装置驱使电池串接块与接线柱分离，各个电池之间无连接，各个电池分别单独充电。

2.如权利要求1所述的换电式电动汽车电池箱，其特征在于，所述电池框设有串接线路活动板和底座，串接线路活动板与电池串接块固定连接，底座与电池框固定连接。

3.如权利要求2所述的换电式电动汽车电池箱，其特征在于，所述驱动装置为气缸或液压缸，所述气缸或液压缸的基座和活塞杆分别与串接线路活动板和底座固定连接。

4.如权利要求2所述的换电式电动汽车电池箱，其特征在于，所述驱动装置为电机，电机轴的前端设有螺纹，电机的基座与串接线路活动板固定连接，电机轴与底座螺纹连接。

5.如权利要求3或4所述的任意一种换电式电动汽车电池箱，其特征在于，所述串接线路活动板与底座通过导柱滑动连接。

6.如权利要求2所述的换电式电动汽车电池箱，其特征在于，所述串接线路活动板与电池串接块之间设有弹簧。

7.如权利要求1所述的换电式电动汽车电池箱，其特征在于，所述电池框设有支撑板，接线柱穿过支撑板并与支撑板固定连接。

8.如权利要求1所述的换电式电动汽车电池箱，其特征在于，所述每个电池串接块设有两个可与对应接线柱电性连接的凸起。

9.如权利要求1所述的换电式电动汽车电池箱，其特征在于，所述接线柱套设有卡环，卡环设有至少四个可容置线缆穿过的容置孔。

10.如权利要求1所述的换电式电动汽车电池箱，其特征在于，所述电池框外侧设有挂钩，挂钩之间设有加强筋。

Images